CN221225413U - 一种采用超级电容的实时时钟电路及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用超级电容的实时时钟电路及设备，包括控制模块、显示模块、稳压模块和实时时钟供电模块；实时时钟供电模块包括充电模块和停电供电模块，充电模块在电路接入电源时进行充电储能，停电供电模块在电路电源断开后释放储能为实时时钟电路供电，使实时时钟电路工作。在电路中设置实时时钟供电电路为控制模块进行供电，且实时时钟供电电路内设置充电模块和断电供电模块以保障在上电时为充电模块充电并储存电能，而断电时断电供电模块将存储的电能释放供控制模块工作。采用二极管在不同电流下产生不同压降，配合电阻来调节电流，以保证充电不超过电容的耐压值，同时电容可以充到比较理想的电压，以达到安全又充分储存电能的目的。

Description

一种采用超级电容的实时时钟电路及设备

技术领域

本实用新型涉及实时时钟供电电路，尤其涉及一种采用超级电容的实时时钟电路及设备。

背景技术

很多电子产品在电路设计过程中都会用到实时时钟电路，主要用来给系统提供时钟，实现一些跟时间相关的功能，比如说日志、万年历、定时上传数据等等，一般要求即使设备断电也不会影响实时时钟，其为生活出行提供时间保障，而实时时钟的工作离不开电源，但当断电时会使得实时时钟无法保持正常工作。目前产品在市电断电时用于维持实时时钟的电源一般有两种，一种是纽扣电池，另一种是超级电容(或称法拉电容)。而漏电小、耐压高的超级电容成本较贵，耐压低的超级电容却要相对复杂的电路。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于在市电断电时用于维持实时时钟的电源一般有两种，一种是纽扣电池，另一种是超级电容(或称法拉电容)。而漏电小、耐压高的超级电容成本较贵，耐压低的超级电容却要相对复杂的电路。针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用超级电容的实时时钟电路及设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

构造一种采用超级电容的实时时钟电路，包括控制模块、显示模块、稳压模块和实时时钟供电模块；

控制模块，用于控制实时时钟电路的正常运行；

显示模块，用于将控制模块的实时时钟进行显示，所述显示模块与控制模块电连接；

稳压模块，用于将市电降压稳压后为控制模块和显示模块供电，所述稳压模块与控制模块和显示模块电连接；

实时时钟供电模块，用于将控制模块与稳压模块连接为控制模块供电，所述实时时钟模块与控制模块和稳压模块电连接，所述实时时钟供电模块包括充电模块和停电供电模块，所述充电模块在电路接入电源时进行充电储能，所述停电供电模块在电路电源断开后释放储能为实时时钟电路供电，使实时时钟电路工作。

优选的，所述实时时钟供电模块还包括首次上电供电模块，所述首次上电供电模块为实时时钟电路供电。

优选的，所述实时时钟供电模块包括正向串联的第一左二极管和第一右二极管，所述第一右二极管正极连接稳压模块，所述稳压模块输出3.3V电压，所述第一右二极管负极通过第一电阻接地，所述实时时钟供电模块还包括与第一左二极管负极串联的第二电阻和第一超级电容，所述第一超级电容另一端接地，所述实时时钟供电模块还包括与第一右二极管连接的第二二极管，所述第二二极管负极与控制模块连接，所述第一左二极管负极通过第三电阻与控制模块连接。

优选的，所述充电模块包括第一左二极管、第一右二极管、第一电阻、第二电阻和第一超级电容。

优选的，所述第一电阻两端电压小于2.7V，所述第一超级电容两端电压不超过2.5V。

优选的，所述停电供电模块包括第一超级电容、第二电阻和第三电阻，当稳压模块输出电压为0V时，第一超级电容放电为实时时钟电路供电。

优选的，所述首次上电供电模块包括第一右二极管、第一左二极管和第三电阻。

优选的，当稳压模块输出电压为3.3V时，第二二极管和第一右二极管使控制模块的输入电压大于控制模块的最低工作电压。

优选的，该实时时钟电路还包括烧写模块，所述烧写模块用于为控制模块写入程序和读取控制模块所存储的数据；

该实时时钟电路还包括复位模块，所述复位模块用于清楚控制模块所存储的数据使其恢复到初始状态。

构造一种采用超级电容的实时时钟设备，该设备采用如上述的一种采用超级电容的实时时钟电路进行实时时钟显示。

本实用新型的有益效果在于：在电路中设置实时时钟供电电路为控制模块进行供电，且实时时钟供电电路内设置充电模块和断电供电模块以保障在上电时为充电模块充电并储存电能，而断电时断电供电模块将存储的电能释放供控制模块工作。采用二极管在不同电流下产生不同压降，配合电阻来调节电流，以保证充电不超过电容的耐压值，同时电容可以充到比较理想的电压，以达到安全又充分储存电能的目的。通过电阻隔离，也可以让实现充电时的大电流情况下，不影响芯片正常显示实时时钟，充分利用二极管的特性实现电容的充放电从而为控制模块供电，使用更加安全有效，且成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1为本实用新型较佳实施例的实时时钟电路的原理示意图；

图2为本实用新型较佳实施例的实时时钟电路的控制模块、复位模块和烧写模块的电路示意图；

图3为本实用新型较佳实施例的实时时钟电路的显示模块电路示意图；

图4为本实用新型较佳实施例的实时时钟电路的稳压模块电路示意图；

图5为本实用新型较佳实施例的实时时钟电路的实时时钟供电模块电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型较佳实施例的一种采用超级电容的实时时钟电路；如图1所示，包括控制模块1，为控制模块写入程序的烧写模块2，将控制模块状态进行复位的复位模块3，将控制模块的信息进行实时显示的显示模块4，为控制模块进行供电的实时时钟供电模块5，以及将市电接入后为电路进行供电的稳压模块6。

具体的，如图1所示，由控制模块、复位模块和烧写模块组成的实时时钟电路的MCU，通过稳压模块5接入市电并将市电降压后为实时时钟电路供电。控制模块1与烧写模块2电连接，通过烧写模块为控制模块写入程序以及读取控制模块所存储的数据。控制模块1与复位模块3电连接，当工作电路工作到一定时间需要对电路进行复位，通过复位模块以实现将控制模块进行复位初始化。控制模块1与显示模块4电连接，从而将控制模块上的信息进行显示，以实现实时时钟的显示。稳压模块5可直接为控制模块1、烧写模块2、复位模块3和显示模块4供电，也可通过实时时钟供电模块6为MCU供电，且实时时钟供电模块在稳压模块断电后也可为MCU提供短时电源，并为控制模块1、复位模块3和显示模块4供电使其继续工作。

进一步地，如图1所示，实时时钟供电模块6包括充电模块60、停电供电模块61和首次上电供电模块62，当稳压电源接入市电后，电路开始工作并为充电模块60充电使其储存电能，当断开市电后，停电供电模块61开始工作释放充电模块所储存的电能为控制模块供电。为了避免稳压模块与控制模块连接故障，当首次通电时，通过首次上电供电模块将稳压模块和控制模块连接使稳压模块通过首次上电供电模块为控制模块供电。

进一步地，如图2所示，控制模块1采用64引脚单片机U7，其第5引脚、第6引脚和第7引脚连接复位模块3，复位模块包括与单片机U7的第5引脚连接的第27电容，第27电容另一端接地；以及以单片机U7第6引脚连接的第30电容，第30电容另一端接地；还包括与单片机U7第7引脚连接的复位按钮P5，复位按钮另一端接地；第27电容和第30电容的一端设置有并联的第43电阻和晶体振荡器；复位模块还包括与单片机第7引脚连接的第33电容和第45电阻，第33电容另一端接地，第45电阻另一端与稳压模块连接。

进一步地，如图2所示，烧写模块4采用4接口连接，其第一接口与单片机U7的第48引脚连接并接入稳压模块；第二接口与单片机U7的第46引脚通过第53电阻连接；第三接口与单片机U7的第49引脚通过第55电阻连接；第四接口与单片机U7的第47引脚连接并接地，第一接口和第四接口之间还分别串联有第37电容和第38电容，第37电容与第38电容形成并联。

进一步地，如图2和图3所示，显示模块4采用15接口的LCD显示屏P1，其第一接口通过第5电阻接地，还通过第10电容接地，第二接口与第三接口之间通过第9电容连接，第四接口和第五接口接地，且第四接口与第六接口通过第12电容连接，第10电容另一端通过第11电容与第六接口连接从而将第一接口与第六接口连接。第七接口与第六接口连接并接入稳压模块。第八至十二接口与单片机的第二十至二十四接口连接，第十三接口接入稳压模块，第十四接口和十五接口接入白色和绿色指示灯，通过不同指示灯颜色来展示不同的工作状态。

进一步地，如图4和图5所示，将市电接入后经过稳压模块5输出3.3V电压，或将市电转换成24V直流电源后经过稳压模块5后输出3.3V电压，并为电路供电。实时时钟供电模块6包括两组顺序连接的第一二极管D1(以下称为D1左和D1右)、两组第一二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一超级电容C1组成，且第一电阻R1阻值为10KΩ，第二电阻R2阻值为20Ω，第三电阻R3阻值为5.1KΩ。稳压模块5的输出电压通过第一二极管D1右的正极输入，第一二极管的D1右的负极通过第一电阻R1接地，第一二极管D1右的负极连接第一二极管D1左的正极，第一二极管D1左的负极通过串联设置的第二电阻R2和第一超级电容C1接地，第一二极管D1左的负极通过第三电阻为控制模块供电，第一二极管D1右的负极连接第二二极管D2左的正极，并通过第二二极管D2左的负极为控制模块供电。

进一步地，如图5所示，其中充电模块60包括两组第一二极管D1，第一电阻R1、第二电阻R2和第一超级电容C1。稳压模块5输出的3.3V电压经过第一二极管D1右和第一电阻R1到地的过程中消耗一定电流，从而使第一电阻R1两端电压稳定在2.7V以内，此时由于微电流情况下第一二极管D1右的压降比较低，通过第一电阻R1辅助消耗电流，以保证第一电阻R1两端电压低于2.7V，由于此时第二电阻R2、第一超级电容C1和第一二极管D1左的电压和等于第一电阻R1两端的电压，以保证第一超级电容C1两端电压不超过2.5V，同时第二电阻R2也起到一定限流作用，避免首次上电时充电电流过大损坏器件。需要说明的是，虽然电流经过两组第一二极管D1后通过第三电阻R3连接控制模块，但由于刚通电时第一超级电容C1两端电压较低，因此其可第一超级电容此时为开路状态，因此电流不会通过第三电阻R3流入控制模块。随着第一超级电容C1的充电电压越来越高，第一二极管D1左的正负极压降逐渐遍低，使得第一超级电容C1两端的电压逐渐变高，且储存更多的电能。

进一步地，如图5所示，停电供电模块61包括第一超级电容C1、第二电阻R2和第三电阻R3。当市电断开时，稳压模块无电压输出，此时3.3V电压变为0V，此时仅形成有第一超级电容C、第二电阻R2和第三电阻R3与控制模块连接，从而使第一超级电容C1进行放电经过第二电阻R2和第三电阻R3为控制模块供电，以保证市电断开后显示模块仍能保持正确时间。

进一步地，如图5所示，首次上电供电模块包括第一二极管D1右、第二二极管D2左和第三电阻R3。由于首次上电充电时电流较大，两组二极管D1右和D2左的压降和达到1.7V，此时第二电阻R2左边则会低于1.8V，而控制模块的工作电压要求在1.8V以上，采用第三电阻R3将第二电阻R2隔离开，避免控制模块电压低于工作电压。且由于刚上电时，第二二极管D2左为控制模块供电，且控制模块电流交底，使第二二极管D2左的电压小于0.5V，此时第一二极管D1右的电压为0.85V，控制模块的电压高于1.95V，以保证上电即可正常工作且无需等待电容充满电后才开始工作。

构造一种采用超级电容的实时时钟设备，该设备包含上述的一种采用超级电容的实时时钟电路，用于该设备进行实时时钟显示。

应当理解的是，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种采用超级电容的实时时钟电路，包括控制模块、显示模块、稳压模块和实时时钟供电模块，其特征在于：

控制模块，用于控制实时时钟电路的正常运行；

显示模块，用于将控制模块的实时时钟进行显示，所述显示模块与控制模块电连接；

稳压模块，用于将市电降压稳压后为控制模块和显示模块供电，所述稳压模块与控制模块和显示模块电连接；

实时时钟供电模块，用于将控制模块与稳压模块连接为控制模块供电，所述实时时钟模块与控制模块和稳压模块电连接，所述实时时钟供电模块包括充电模块和停电供电模块，所述充电模块在电路接入电源时进行充电储能，所述停电供电模块在电路电源断开后释放储能为实时时钟电路供电，使实时时钟电路工作。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述实时时钟供电模块还包括首次上电供电模块，所述首次上电供电模块为实时时钟电路供电。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：所述实时时钟供电模块包括正向串联的第一左二极管和第一右二极管，所述第一右二极管正极连接稳压模块，所述稳压模块输出3.3V电压，所述第一右二极管负极通过第一电阻接地，所述实时时钟供电模块还包括与第一左二极管负极串联的第二电阻和第一超级电容，所述第一超级电容另一端接地，所述实时时钟供电模块还包括与第一右二极管连接的第二二极管，所述第二二极管负极与控制模块连接，所述第一左二极管负极通过第三电阻与控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述充电模块包括第一左二极管、第一右二极管、第一电阻、第二电阻和第一超级电容。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：所述第一电阻两端电压小于2.7V，所述第一超级电容两端电压不超过2.5V。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述停电供电模块包括第一超级电容、第二电阻和第三电阻，当稳压模块输出电压为0V时，第一超级电容放电为实时时钟电路供电。

7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述首次上电供电模块包括第一右二极管、第一左二极管和第三电阻。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于：当稳压模块输出电压为3.3V时，第二二极管和第一右二极管使控制模块的输入电压大于控制模块的最低工作电压。

9.根据权利要求1-7任一所述的电路，其特征在于：该实时时钟电路还包括烧写模块，所述烧写模块用于为控制模块写入程序和读取控制模块所存储的数据；

该实时时钟电路还包括复位模块，所述复位模块用于清楚控制模块所存储的数据使其恢复到初始状态。

10.一种采用超级电容的实时时钟设备，其特征在于：该设备采用如权利要求1-9任一所述的一种采用超级电容的实时时钟电路进行实时时钟显示。